申請日2015.09.16
公開(公告)日2015.12.02
IPC分類號C02F101/16; C02F9/14
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術領域，公開了高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，包括依次相連的進料斗(1)、勻漿池(2)、沼氣池(3)、上流式厭氧污泥床反應器(4)、生物接觸氧化池(5)、二沉池(11)、微電解反應器(10)、環(huán)形曝氣生物濾池(6)和臭氧消毒池(7)，沼氣池連接有污泥濃縮池(8)。還公開了高濃度氨氮有機廢水的處理方法，包括厭氧消化處理、活性污泥法處理、微電解反應、環(huán)形曝氣生物濾池生化處理、臭氧消毒。本發(fā)明工藝簡單，反應過程濃度梯度大，不易發(fā)生污泥膨脹;抗負荷沖擊能力強，處理效果好;通過調(diào)整運行周期以及控制各工序時間的長短，同時脫氮、除磷效果明顯。
摘要附圖
權利要求書
1.高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：包括依次相連的進料斗(1)、 勻漿池(2)、沼氣池(3)、上流式厭氧污泥床反應器(4)、生物接觸氧化池(5)、 二沉池(11)、微電解反應器(10)、環(huán)形曝氣生物濾池(6)和臭氧消毒池(7)， 沼氣池連接有污泥濃縮池(8);沼氣池(3)還連接有沼氣凈貯供氣系統(tǒng)，沼氣 凈貯供氣系統(tǒng)依次包括氣水分離器(91)、沼氣脫硫裝置(92)、第一阻火器(931)、 貯氣柜(94)，氣水分離器(91)還連接沼氣增壓裝置(95)、第二阻火器(932)、 余熱回收裝置(96)。
2.根據(jù)權利要求1所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：環(huán)形 曝氣生物濾池(6)包括圓筒形池體(61)，圓筒形池體(61)設有與其同心的圓筒(62) 將圓筒形池體(61)由內(nèi)到外依次分為第一濾池(63)和第二濾池;第一濾池(63)為 第一厭氧濾池;第二濾池設有隔板(644)，隔板(644)將第二濾池分為缺氧濾池 (641)、第一好氧濾池(642)和第二好氧濾池(643)，第一濾池與進水口(6311)相連， 第一濾池(63)與缺氧濾池(641)相通，缺氧濾池(641)、第一好氧濾池(642)和第二 好氧濾池(643)依次串聯(lián)，第二好氧濾池(643)設有出口。
3.根據(jù)權利要求2所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：第一 濾池(63)頂部敞口，第一濾池(63)自上而下依次設有配水槽(631)、第一填料層(632) 和第一承托層(633)，第一填料層(632)設有厭氧菌，第一濾池(63)底部設有第一 過水孔(634)。
4.根據(jù)權利要求2所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：第一 濾池(63)通過第一過水孔(634)與缺氧濾池(641)相通;缺氧濾池(641)頂部設有第 一溢流堰(6411)，缺氧濾池(641)通過第一溢流堰(6411)連接第一好氧濾池(642); 第一好氧濾池(642)設有第二過水孔(6421)，第一好氧濾池(642)通過第二過水孔 (6421)連接第二好氧濾池(643)，第二好氧濾池(643)上側設有出口槽(6431)。
5.根據(jù)權利要求1所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：上流 式厭氧污泥床反應器(4)設有三相分離器。
6.根據(jù)權利要求1所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：沼氣 池(3)頂部設有回流噴淋系統(tǒng)和出水口，沼氣池(3)底部設有攪拌裝置和污 泥排放口，污泥排放口連接污泥濃縮池(8)。
7.根據(jù)權利要求1所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：沼氣 池(3)和上流式厭氧污泥床反應器(4)之間設有調(diào)節(jié)池(12)。
8.根據(jù)權利要求1所述的高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：生物 接觸氧化池(5)包括缺氧池和好氧池，缺氧池和好氧池通過管道相連。
9.高濃度氨氮有機廢水的處理方法，其特征在于：包括以下步驟，
A.厭氧消化處理：
高濃度氨氮有機廢水通過進料斗(1)進入勻漿池(2)，在勻漿池(2)的 攪拌裝置攪拌作用下調(diào)配均勻后，通入沼氣池(3);
高濃度氨氮有機廢水在沼氣池(3)內(nèi)的攪拌裝置、回流噴淋系統(tǒng)的作用下， 形成混合狀態(tài)，厭氧消化過程中產(chǎn)生的沉渣通過污泥排放口排到污泥濃縮池 (8)，沉渣經(jīng)過沉淀濃縮后經(jīng)污泥泵抽走，剩余的高濃度氨氮有機廢水接著通 入上流式厭氧污泥床反應器(4);
高濃度氨氮有機廢水經(jīng)過上流式厭氧污泥床反應器(4)中厭氧菌、兼氧菌 和產(chǎn)甲烷菌的共同作用下將剩余的高濃度氨氮有機廢水中的有機物分解成甲烷 和二氧化碳，收集產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳;
B.生物接觸氧化池處理：高濃度氨氮有機廢水進入生物接觸氧化池(5)降 解有機物，高濃度氨氮有機廢水接著進入二沉池(11)，去除部分懸浮物SS;
C.微電解反應：
高濃度氨氮有機廢水接著從微電解反應器(10)底部進入微電解反應器 (10)，發(fā)生氧化還原反應，將可溶的物質(zhì)轉化成難溶或微溶物質(zhì)，通過絮凝作 用沉淀、除去，將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì);
D.環(huán)形曝氣生物濾池生化處理：
經(jīng)過微電解反應后的高濃度氨氮有機廢水進入環(huán)形曝氣生物濾池(6)，通 過生物氧化降解作用對高濃度氨氮有機廢水進行凈化，進一步除去COD、SS、 氨氮和磷;
E.臭氧消毒：
高濃度氨氮有機廢水經(jīng)過環(huán)形曝氣生物濾池生化處理后，出水再經(jīng)過臭氧 消毒處理，得到凈化后的高濃度氨氮有機廢水。
說明書
高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)及其方法
技術領域
本發(fā)明涉及污水處理技術領域，涉及了高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)， 尤其涉及了高濃度氨氮有機廢水的處理理方法。
背景技術
高濃度氨氮有機廢水的性質(zhì)和來源不一樣，其治理技術也不一樣。通常根 據(jù)高濃度氨氮有機廢水的性質(zhì)和來源可以分為三大類：第一類為不含有害物質(zhì) 且易于生物降解的高濃度氨氮有機廢水，如食品工業(yè)廢水;第二類為含有有害 物質(zhì)且易于生物降解的高濃度氨氮有機廢水，如部分化學工業(yè)和制藥業(yè)廢水; 第三類為含有有害物質(zhì)且不易于生物降解的高濃度氨氮有機廢水，如有機化學 合成工業(yè)和農(nóng)藥廢水。針對的是易于生物降解的高濃度氨氮有機廢水，如微生 物發(fā)酵啤酒生產(chǎn)廢水中含有幾千到幾萬的COD，同時氨氮濃度也有幾百到幾千; 養(yǎng)殖廢水氨氮、COD、P都很高;還有一些化工制藥廢水中都有氨氮和COD同 時都高的特點。這類廢水中的污染物主要以固態(tài)、溶解態(tài)存在的碳水化合物形 式存在，使廢水表現(xiàn)出很高的BOD5、CODCr、SS和色度等，污染物可生物降 解性好，此外廢水中含有大量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)。
同時這類水的氨氮很高，常規(guī)處理工藝中一般通過吹脫或生物脫氮工藝來 達到脫除氨氮的目的。吹脫工藝是針對的高濃度的氨氮廢水，通過吹脫后的廢 水其氨氮濃度仍達不到排放標準，且運行成本較高。生物脫氮需要把氨氮和有 機氮氧化成硝酸鹽，再通過反硝化的過程去除，這樣的過程適用于低濃度的氨 氮且是處理低濃度氨氮的經(jīng)濟工藝，但在處理高濃度氨氮時池容會非常大，且 造成了物資和能源的大量消耗。目前對高氨氮濃度、高COD濃度的有機廢水， 采用厭氧可以把COD轉變?yōu)檎託�，可以�?jié)省好氧氧化有機物的處理費用，是一 種變廢為寶、回收能源的有效措施。沼氣具有很好的熱值，可以作為鍋爐、發(fā) 電機的燃料。目前針對高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)都比較單一，運行費用 高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的缺點，公開了一種高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)， 還公開了該種高濃度氨氮有機廢水的處理方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過下述技術方案得以解決：
高濃度氨氮有機廢水的處理系統(tǒng)，包括依次相連的進料斗、勻漿池、沼氣 池、上流式厭氧污泥床反應器、生物接觸氧化池、二沉池、微電解反應器、環(huán) 形曝氣生物濾池和臭氧消毒池，沼氣池連接有污泥濃縮池;沼氣池還連接有沼 氣凈貯供氣系統(tǒng)，沼氣凈貯供氣系統(tǒng)依次包括氣水分離器、沼氣脫硫裝置、第 一阻火器、貯氣柜，氣水分離器還連接沼氣增壓裝置、第二阻火器、余熱回收 裝置。
高濃度氨氮有機廢水進入生物接觸氧化池繼續(xù)有機物的降解，生物接觸氧 化池由缺氧池(A池)和好氧池(O池)組成，然后高濃度氨氮有機廢水進入 二沉池，去除部分懸浮物SS，減少后續(xù)處理的負荷，二沉池出水進入微電解反 應器。
沼氣凈貯供氣系統(tǒng)采用低壓脫硫和高壓脫水技術，可廣泛應用于沼氣、天 然氣的收集、貯存和應用，能實現(xiàn)可調(diào)恒壓供氣、容易控制、方便使用，用氣 效果穩(wěn)定。
通過臭氧消毒池消毒后再將水排放，其能有效殺滅水中的大量微生物和細 菌，提升了高濃度氨氮有機廢水凈化強度。
微電解反應器底部設有進水口，上側設有出水口，微電解反應器采用底部 進水、上部出水方式，池子內(nèi)部填充鐵和碳。微電解是利用鐵、炭具有微電池 反應、絮凝作用，對降低COD的含量和脫色效果明顯。
作為優(yōu)選，環(huán)形曝氣生物濾池包括圓筒形池體，圓筒形池體設有與其同心 的圓筒將圓筒形池體由內(nèi)到外依次分為第一濾池和第二濾池;第一濾池為第一 厭氧濾池;第二濾池設有隔板，隔板將第二濾池分為缺氧濾池、第一好氧濾池 和第二好氧濾池，第一濾池與進水口相連，第一濾池與缺氧濾池相通，缺氧濾 池、第一好氧濾池和第二好氧濾池依次串聯(lián)，第二好氧濾池設有出口。環(huán)形曝 氣生物濾池將厭氧、缺氧和好氧三級曝氣生物濾池集成到一個雙層圓筒池體內(nèi)， 厭氧區(qū)主要分解有機物，去除大部分COD、BOD;同時降低出水的氨氮含量。 但由于濾池在空間上屬于厭氧、缺氧和好氧環(huán)境同時存在，且還可以調(diào)節(jié)曝氣 量培養(yǎng)好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌，實現(xiàn)同步硝化反硝化。
缺氧濾池、第一好氧濾池和第二好氧濾池水流方向依次是上向流式、下向 流式和上向流式。運行時，水流下、上向交替流動，與填料表面的生物膜充分 接觸，將廢水中的懸浮物、有機物和氮磷等營養(yǎng)元素截留、吸附、氧化分解或 轉化處理，得到符合排放標準的出水。整個設備適用范圍廣、處理效果好，操 作管理方便，剩余污泥量少，占地小，投資小，運轉費用低，對周圍環(huán)境的影 響小。
作為優(yōu)選，第一濾池頂部敞口，第一濾池自上而下依次設有配水槽、第一 填料層和第一承托層，第一填料層設有厭氧菌，第一濾池底部設有第一過水孔。 為了避免生物濾池易于堵塞，縮短壓力周期的問題，設備里層的厭氧區(qū)可以截 留部分固體懸浮物，減少進入曝氣生物濾池好氧段的SS，延長反應器的運行周 期;同時，利用厭氧區(qū)濾料表面的厭氧微生物，可將難降解的高分子有機物水 解成易降解的小分子有機物，提高廢水的可生化性。
作為優(yōu)選，第一濾池通過第一過水孔與缺氧濾池相通;缺氧濾池頂部設有 第一溢流堰，缺氧濾池通過第一溢流堰連接第一好氧濾池;第一好氧濾池設有 第二過水孔，第一好氧濾池通過第二過水孔連接第二好氧濾池，第二好氧濾池 上側設有出口槽。
第二濾池包括第二填料層、設在第二填料層上側的攔截網(wǎng)、設在第二填料 層下側的第二承托層;第一好氧濾池和第二好氧濾池的第二填料層上均負載好 氧微生物;第一好氧濾池和第二好氧濾池的第二承托層內(nèi)均設有曝氣管。
作為優(yōu)選，上流式厭氧污泥床反應器設有三相分離器。上流式厭氧污泥床 反應器設有三相分離器，底部進水、上部出水，高濃度氨氮有機廢水中有機物 與厭氧微生物充分接觸，有利于有機物的分解，高濃度氨氮有機廢水進入繼續(xù) 有機物的降解。
作為優(yōu)選，沼氣池頂部設有回流噴淋系統(tǒng)和出水口，沼氣池底部設有攪拌 裝置和污泥排放口，污泥排放口連接污泥濃縮池。沼氣池底部設有攪拌裝置， 使高濃度氨氮有機廢水在厭氧發(fā)酵系統(tǒng)前槽形成完全混合的狀態(tài)，以達到較好 的去除效果。沼氣池頂部設有回流噴淋系統(tǒng)，以達到內(nèi)循環(huán)攪拌及防止浮渣結 殼。沼氣池頂部設有出水口，底部設有污泥排放口，厭氧消化過程中產(chǎn)生的沉 渣通過污泥排放口排到污泥濃縮池，沉淀濃縮后經(jīng)污泥泵抽走。
作為優(yōu)選，沼氣池和上流式厭氧污泥床反應器之間設有調(diào)節(jié)池。
作為優(yōu)選，生物接觸氧化池包括缺氧池和好氧池，缺氧池和好氧池通過管 道相連。在缺氧池主要是進行磷的釋放，使廢水中磷的濃度升高，溶解性的有 機物被細胞吸收而使廢水中的BOD濃度下降;另外部分NH3-N因細胞的合成 得以去除，使廢水中的NH3-N濃度下降。在好氧池中，有機物被微生物生化氧 化，而繼續(xù)下降;有機氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但隨著 硝化過程使NO3-N濃度增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取，也已較快的速率下 降。所以，A2/O工藝可以同時完成有機物的去除、反硝化的脫氮、過量攝取去 除磷等功能，脫氮的前提是NH3-N應完全硝化，好氧池能完成這一功能。
高濃度氨氮有機廢水的處理方法，包括以下步驟，
A.厭氧消化處理：
高濃度氨氮有機廢水通過進料斗進入勻漿池，在勻漿池的攪拌裝置攪拌作 用下調(diào)配均勻后，通入沼氣池;
高濃度氨氮有機廢水在沼氣池內(nèi)的攪拌裝置、回流噴淋系統(tǒng)的作用下，形 成混合狀態(tài)，厭氧消化過程中產(chǎn)生的沉渣通過污泥排放口排到污泥濃縮池，沉 渣經(jīng)過沉淀濃縮后經(jīng)污泥泵抽走，剩余的高濃度氨氮有機廢水接著通入上流式 厭氧污泥床反應器;攪拌裝置使高濃度氨氮有機廢水在前槽形成完全混合的狀 態(tài)，以達到較好的去除效果�；亓鲊娏芟到y(tǒng)，以達到內(nèi)循環(huán)攪拌及防止浮渣結 殼。
高濃度氨氮有機廢水經(jīng)過上流式厭氧污泥床反應器中厭氧菌、兼氧菌和產(chǎn) 甲烷菌的共同作用下將剩余的高濃度氨氮有機廢水中的有機物分解成甲烷和二 氧化碳，收集產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳;上流式厭氧污泥床反應器為中負荷區(qū)， 采用UASB反應器。上流式厭氧污泥床反應器設有三相分離器，底部進水、上 部出水，高濃度氨氮有機廢水經(jīng)過缺氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn) 甲烷共同作用下將有機物分解成甲烷和二氧化碳(沼氣主要成分)，通過厭氧處 理提高高濃度氨氮有機廢水的B/C值，改善高濃度氨氮有機廢水的可生化性， 產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳通過氣體收集裝置收集得沼氣。
B.生物接觸氧化池處理：
高濃度氨氮有機廢水進入生物接觸氧化池降解有機物，高濃度氨氮有機廢 水接著進入二沉池，去除部分懸浮物SS，減少后續(xù)處理的負荷。在缺氧池主要 是進行磷的釋放，使廢水中磷的濃度升高，溶解性的有機物被細胞吸收而使廢 水中的BOD濃度下降;另外部分NH3-N因細胞的合成得以去除，使廢水中的 NH3-N濃度下降。在好氧池中，有機物被微生物生化氧化，而繼續(xù)下降;有機 氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO3-N濃度 增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取，也已較快的速率下降。所以，生物接觸氧 化池可以同時完成有機物的去除、反硝化的脫氮、過量攝取去除磷等功能，脫 氮的前提是NH3-N應完全硝化，好氧池能完成這一功能。
C.微電解反應：
高濃度氨氮有機廢水接著從微電解反應器底部進入微電解反應器，發(fā)生氧 化還原反應，將可溶的物質(zhì)轉化成難溶或微溶物質(zhì)，通過絮凝作用沉淀、除去; 將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì);
微電解反應器采用底部進水上部出水方式，池子內(nèi)部填充鐵和碳。微電解 技術是利用鐵、炭具有微電池反應、絮凝作用。微電解反應器中反應產(chǎn)物具有 很高的化學活性，在陽極，產(chǎn)生的新生態(tài)Fe2+;在陰極，產(chǎn)生的活性[H]，利用 兩極產(chǎn)生的電位差，高濃度氨氮有機廢水中許多污染物組份發(fā)生氧化還原反應， 使可溶的物質(zhì)轉化成難溶或微溶物質(zhì)，通過絮凝作用沉淀除去;使大分子物質(zhì) 分解為小分子物質(zhì);使某些難生化降解的物質(zhì)轉變成容易處理的物質(zhì)，提高高 濃度氨氮有機廢水可生化性的同時色度也得到降低。
D.環(huán)形曝氣生物濾池生化處理：
經(jīng)過微電解反應后的高濃度氨氮有機廢水進入環(huán)形曝氣生物濾池，通過生 物氧化降解作用對高濃度氨氮有機廢水進行凈化，進一步除去COD、SS、氨氮 和磷;
E.臭氧消毒：
高濃度氨氮有機廢水經(jīng)過環(huán)形曝氣生物濾池生化處理后，出水再經(jīng)過臭氧 消毒處理，得到凈化后的高濃度氨氮有機廢水。廢水經(jīng)過環(huán)形曝氣生物濾池生 化處理后，出水再經(jīng)過臭氧消毒處理，能有效殺滅水中的大量微生物和細菌， 可進一步去除色度。
F.沼氣凈貯供氣系統(tǒng)：在厭氧消化階段會產(chǎn)生大量的沼氣，統(tǒng)一收集后通過 管道接入沼氣凈貯供氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括沼氣氣水分離器、沼氣脫硫裝置、貯 氣柜、沼氣增壓裝置、沼氣阻火器、余熱回收裝置等。沼氣凈化采用低壓脫硫 和高壓脫水技術，整套系統(tǒng)集中了低壓濕式柜和干式貯氣柜的優(yōu)點，可廣泛應 用于沼氣、天然氣的收集、貯存和應用，能實現(xiàn)可調(diào)恒壓供氣、容易控制、方 便使用，用氣效果穩(wěn)定�？梢越嫡託庥脕戆l(fā)電，降低高濃度氨氮有機廢水處理 成本。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：
高濃度氨氮有機廢水通過進料斗進入勻漿池中，在攪拌作用下調(diào)配均勻后 打入?yún)捬醢l(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池和上流式厭氧污泥床反應器統(tǒng)稱為厭氧發(fā)酵系統(tǒng)采 取前槽，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)采取前槽(即沼氣池)和后槽(即上流式厭氧污泥床反 應器)設計。沼氣池為高負荷區(qū)。沼氣池底部設有攪拌裝置，使高濃度氨氮有 機廢水在厭氧發(fā)酵系統(tǒng)前槽形成完全混合的狀態(tài)，以達到較好的去除效果。沼 氣池頂部設有回流噴淋系統(tǒng)，以達到內(nèi)循環(huán)攪拌及防止浮渣結殼。沼氣池頂部 設有出水口，底部設有污泥排放口，厭氧消化過程中產(chǎn)生的沉渣通過污泥排放 口排到污泥濃縮池，沉淀濃縮后經(jīng)污泥泵抽走。上流式厭氧污泥床反應器為中 負荷區(qū)，設有三相分離器，底部進水、上部出水，高濃度氨氮有機廢水中有機 物與厭氧微生物充分接觸，有利于有機物的分解，高濃度氨氮有機廢水接著從 微電解反應器底部進入微電解反應器，發(fā)生氧化還原反應，將可溶的物質(zhì)轉化 成難溶或微溶物質(zhì)，通過絮凝作用沉淀、除去;將大分子物質(zhì)分解為小分子物 質(zhì);然后高濃度氨氮有機廢水進入生物接觸氧化池，完成有機物的去除、反硝 化的脫氮、過量攝取去除磷等功能，再進入微電解反應器，微電解反應器采用 底部進水、上部出水方式，池子內(nèi)部填充鐵和碳。微電解是利用鐵、炭具有微 電池反應、絮凝作用，對降低COD的含量和脫色效果明顯。接著進入環(huán)形曝氣 生物濾池(CBAF)，環(huán)形曝氣生物濾池(CBAF)集曝氣、快速過濾、懸浮物截 留、兩曝兩沉、定期反沖于一體，是一種典型的高負荷、淹沒式、固定化生物 床的環(huán)流脫氮除磷反應器，處理后的廢水優(yōu)于排放標準，可實現(xiàn)中水回用。
本發(fā)明包括依次相連的進料斗、勻漿池、沼氣池、上流式厭氧污泥床反應 器、生物接觸氧化池、二沉池、微電解反應器、環(huán)形曝氣生物濾池和臭氧消毒 池，沼氣池連接有污泥濃縮池，工藝簡單，反應過程濃度梯度大，不易發(fā)生污 泥膨脹;抗負荷沖擊能力強，處理效果好;通過調(diào)整運行周期以及控制各工序 時間的長短，同時脫氮、除磷效果明顯，且不需額外增加反應器。
